表面化学论文

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表面化学论文范文第1篇

【论文摘要】 《物理化学》作为药学专业基础课，与药学专业课和药学研究关系密切。通过加强理论知识与实际应用，特别是药学实践的联系和融合，不断推进教学方法改革，以激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

物理化学是从研究物理变化和化学变化的联系人手，探求化学变化的基本规律的一门科学IlJ。对于高等医药院校药学专业的学生来说．物理化学是一门重要的专业基础课程和必修课程。是继无机化学、有机化学之后的一门理论化学课程。其内容除了涉及无机化学、有机化学、分析化学的知识外。还与物理学、高等数学和生物化学等知识密切相关。同时．又为后继课程如药物化学、药剂学等的学习提供方法和理论指导．它在基础课程和专业课程之间起着桥梁和纽带的作用，并且药学研究的整个过程都与物理化学密切相关。由于该课程是一门专业基础课。学时少内容多的矛盾较为突出。同时物理化学理论性强、公式多、逻辑性强．教师感到难教，学生觉得难学。学生觉得难学、枯燥的原因很大程度上在于在教学的过程中，教学内容缺乏与实际应用特别是药学实际的密切联系，致使学生觉得不能学以致用，导致缺乏学习的兴趣。因此要提高教学质量，激发学生的学习兴趣，就必须改进教学方法，加强物理化学理论知识与实际应用特别是药学实践的联系和融合是至关重要的。

1理论联系实际．强化药学特色

1．1与药学实践相结合

物理化学理论抽象、概念多、公式多，初学者不易掌握。如果在授课时仅仅是教会学生如何应用概念、公式去解题。学生往往会感到课程既难学又似乎没有实际应用价值。因此在教学中应注重理论联系实际，注重结合药学方面的实际问题进行讲授．把抽象的物理化学原理与药学实践相结合．注意用理论知识去分析和解决实际问题．使学生达到学懂会用，学以致用的目的。

第一，物理化学可为药物新剂型的开发提供理论指导。混悬液、乳状液、胶体等剂型的药物配制都需要应用表面化学和胶体的知识点。例如。固体分散体是提高药物吸收效果和生物利用度的有效方法，利用物化中的低共熔相图原理，使药物与载体以低共熔比例共存时，制成的药物具有均匀的微细分散结构。可大大改善其溶出速度。如灰黄霉素一酒石酸低共熔混合物的溶出速度比纯灰黄霉素的大2．7倍：48％尿素与52％磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是纯磺胺噻唑的12倍田。微乳作为新的给药系统之一，近年来被用于多种药物制剂的开发．其突出优点有增溶，促进吸收．提高生物利用度．减少过敏反应等。如抗肿瘤药喜树碱在微乳中的溶解度提高23倍。在介绍胶体分散体系时，通过给学生引入“微乳”的实例。不仅提高了学生的学习兴趣，也加深了学生对物理化学中枯燥概念的理解和掌握。

第二，为药物研究和病变检验提供实验方法。人的体液均为胶体，利用胶体粒子带电的特点，通过电泳方法可分离体液，判断某器官是否病变等。例如在电场作用下．可将唾液中的消化酶分离出来，这对单独研究酶的活性提供了方便。又如当人体的脂质代谢遭到破坏时，血液中红细胞的电泳率就会低于正常值．通过电泳的测定就可判定人体的肝功能是否正常网。这些实际应用均与胶体知识相关。

第三，为新药的研发提供理论指导。化学药物中合成路线选择、工艺条件确定，反应速率及机制的分析，这些都需要化学热力学及化学动力学基础，而产品的分离和纯化又需要相平衡的理论知识；相平衡中结晶、蒸馏和精馏、萃取等方法为天然有效成分的分离纯化提供了很好的理论指导基础等。

第四，为专业课程学习和研究提供理论基础。实际上物理化学各章节的内容．都与药学专业主要专业课如药物化学、天然药物化学、药理学和药剂学有千丝万缕的联系。药理学中有关药物的稳定性及体内代谢等直接与化学动力学规律相关；药剂学中溶胶的性质需要电化学知识；在药代动力学研究中，首先要确定模型是一室、二室还是三室，应用的则是化学动力学中一级反应和零级反应的知识等。

1．2与教师科研相结合

高校中的教学与科研是相辅相成、相互促进、缺一不可的，坚持教学与科研相结合，是培养学生创新能力的主要途径，也是理论联系实际的重要环节。将教师成熟的科研成果及时转化为实验教学内容，编写为教材，保证实验内容新颖，既有广度，又有深度。学生把掌握的理论知识融会贯通地运用到实际中，把枯燥、抽象的知识变成了生动易懂的实验，激发了学生的求学欲望，增加了学生学习的兴趣和动力。笔者在教学中，结合有关抗氧化剂的构效关系研究与设计方面的科研工作。将化学热力学、化学动力学等理论内容与科研实际结合起来，收到了良好的教学效果。课外，通过布置课程小论文，以物理化学原理知识在药学方面的应用为题．让学生主动搜寻资料，阅读参考书，促使他们在论文撰写中更进一步地理解理论知识和相关方法，同时也培养了他们基本的科研素养。

1．3与学科发展前沿相结合

物理化学作为基础理论化学。往往给人一种远离科技前沿的错觉。实际上，物理化学原理是许多高新技术的基础。且在高新技术领域有着重要的应用。因此。教师要密切关注物理化学领域的最新发展，结合学生专业特点和学校的科研特色，介绍基础知识在相关领域的应用趋势，引导学生思考，要站在学科发展的前沿反观基础、改造基础、重建基础。如在学习拉乌尔定律时，将拉乌尔定律与渗透、反渗透方法结合，讲解其在宇航员制造太空水过程中的应用．使学生了解了科学技术和社会的关系。激发了学生强烈的求知欲望和学习热情明；又如在学习表面现象这一章时，结合举例2007年诺贝尔化学奖获得者埃特尔有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究，催生了汽车尾气净化装置，从而了解表面化学的研究领域对制药、化工产业影响巨大，物质接触表面发生的化学反应对工业生产运作至关重要。加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。通过这些前沿概念性的介绍，使学生在开阔眼界的同时启发了创新性思维。通过在教学中不断渗透前沿科学知识。不仅使物理化学教育富有生命力、感染力与时代感，而且培养了学生的科学素质，使他们的学习目标更加明确。教师在介绍前沿科技时表现出的热爱化学、崇尚科学的情感和价值观。也会对学生科学精神的形成产生深远的影响。

1．4与生活实际相结合

比如我们在实际生活中遇到的气泡，液滴，肥皂泡为什么都是球形的?在江河人海处为什么能够形成三角洲等，通过与这些生活实际相结合，引导学生在物理化学的学习中得到解答。

2实现理论与实践融合的途径与手段

2．1加强药学知识学习，提高教师药学知识水平

要实现物化理论知识与药学专业的融合，教师的业务水平至关重要。教师只有具备深厚的药学和生命科学方面的专业知识，才能理解物化课程在药学中的作用，在教学中将物理化学与药学融为一体。目前从事物理化学教学的教师大多毕业于化学专业，缺少必要的药学知识背景，而药学专业的物理化学教学是要能更好地服务于药学专业课的学习和药学科学研究。这就要求教师除了花费大量的时间和精力备课外，还需要对药学知识有所了解和掌握，需要教师不断加强药学知识学习，提高自己的药学知识水平。有的学校要求化学基础课教师必须听完一轮药学专业的相关课程，甚至参与某些专业课程的教学，这的确是非常有效的举措。物化教师一旦了解和掌握了药学专业知识，对于自身知识结构的优化，实现物理化学与药学专业的融合都有十分重要的作用。

除了不断提高自身的药学知识水平外，加强与药学专业课教师的联系和合作也是实现理论与实践融合的重要途径。笔者在教学中，经常与药剂学等专业课程教师交流。开展集体备课，了解物化基础知识和理论在药剂学中的应用，从而明确了教学中的重点，加强了理论与实践的融合。突出了物理化学的基础课地位和作用，取得了良好的教学效果。

2．2设立专题讲座

结合药学特点，开设与药物化学、天然药物化学、药理学、生物电化学、药剂学等药学专业密切相关的系列知识讲座，也是加强物理化学与药学融合的一个重要途径。

2．3开设综合性、开放性实验

理论知识与药学专业的融合也体现在融合药学特色的物理化学实验的设计上。通过改进实验内容，开设综合性、开放性实验，体现面向药学专业的特色。例如，根据旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验，可增加研究药物有效期的实验；将凝固点降低法测萘的分子量改为测葡萄糖的分子量，同时利用该实验的原理和方法测定中药注射液的渗透压等。

在学习化学动力学章节时，教师结合药学专业特色，参考药物稳定性和代谢动力学知识，给出学生明确的提纲，让学生查阅文献，师生共同设计实验方案，开设开放性实验。让学生在开放性实验的设计、完成过程中，将物理化学理论知识更好地运用到药学研究中，同时也可以培养学生基本的科研思维。

2．4吸纳学生参与科研项目

表面化学论文范文第2篇

关键词：物理化学；教学方法；量化考核

作者简介：班红艳（1977-），女，辽宁营口人，辽宁科技大学化学工程学院，副教授；方志刚（1964-），男，辽宁鞍山人，辽宁科技大学化学工程学院，教授。（辽宁 鞍山 114051）

基金项目：本文系辽宁省“十二五”规划课题（课题编号：JG11DB140）、辽宁省教育厅教改项目（项目编号：884-4-4）、辽宁科技大学标志性成果建设项目（项目编号：kdjg10-11）、辽宁科技大学研究生创新教育计划项目（项目编号：2012YJSCX23）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0117-02

“物理化学”是化学学科中的一门重要学科，是辽宁科技大学（以下简称“我校”）化工、环境、生物、材料、冶金、无机等各专业的专业基础课程。“物理化学”课程作为四大基础化学课程的核心，其与无机化学、有机化学、分析化学的最大区别在于其概念抽象、理论性强、公式多、原理多、推导多、知识的逻辑性和前后关联性强。[1]因此，不少学生畏惧物理化学学习，缺乏学习兴趣。针对“物理化学”课程特点和学生学习实际，为提高学生学习兴趣，优化教学效果，从教学内容、方法、手段等方面介绍了教学过程中的一些具体做法。

一、精选教学内容，引导学生研究性学习

在传统的“物理化学”教学中，往往采取老师在讲台上讲授，学生在下机械地记的形式，学生学习的内容基本上都来自于教师在课堂上的讲授，这样不仅不利于调动学生的学习积极性和主动性，而且容易出现满堂灌现象。为了尽量减少单纯的“灌输式”讲授，促进学生以研究性方式进行学习，在全部教学内容中，对适合教师讲授、学生自学、学生独立探究的内容进行选择，从内容选择上避免所有的内容都由教师讲授。对于那些难度很大，学生以现有的知识难以自学或学生可以自学，但自学可能要消耗过多的时间和精力的内容由老师讲授。在此范围之外的内容，凡是学生能够自学的均应放手让学生自学。[2]通过自学，较大地减少教师对课本内容的讲解时间，而且讲授时不再需要按书本去灌输，可以用节省下来的课堂时间补充新的习题，或融入跟踪时代的新内容和前沿讲座。[3]例如，在学习表面现象这一章时，举例2007年诺贝尔化学奖表彰德国科学家格哈德・埃特尔在固体表面化学过程研究中作出的贡献，从而了解表面化学的研究对于化学工业至关重要，加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。又如在学习胶体化学一章时，可以结合家喻户晓的纳米技术。纳米材料具有许多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化学家就利用胶体化学中具有纳米尺寸的油包水胶束作为纳米反应器，从而合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子。[4]这些前沿内容的介绍，不仅可以扩大学生的知识面，而且对学生今后工作或创新研究也将起到重要作用。

二、改进教学方法，提高教学质量

1.采用图表法进行章节公式归纳总结，解决物理化学公式多难记忆的问题

“物理化学”课程的学习中，学生普遍反映公式多，条件多，容易混淆。由于学生刚刚学习物理化学，还不能对它有较深刻的认识，对公式只能死记硬背，这就需要教师为学生进行总结，使学生易于记忆。[5]例如热力学第一定律和第二定律的应用中，主要是计算各种过程的Q、W、、、、、，由于公式较多，最好采用列表的方法。表1列出了理想气体经历不同的过程时，Q、W、、、、、等各热力学变量的计算公式，这样可以使得众多的公式条理关联化。学生在复习时一目了然，不容易造成混淆。

2.理论联系实际，注重启发式、案例式教学

“物理化学”学科中有些内容比较抽象，不容易被学生接受和理解。为此，在教学中注意理论联系实际，列举一些和生活息息相关的实例，启发学生用所学知识、原理、方法去解答，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲望。[6]

例如，讲热力学第一定律时，列举空调、电冰箱的热功转化问题；讲到稀溶液的依数性时，列举盐碱地的农作物为何长势不好，甚至会枯死；讲到化学平衡时，列举高炉炼铁中反应Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高炉废气中含有大量的CO，为什么延长炉身，不能减少废气中CO的含量；[7]讲化学动力学时，可以问“大家吃的面包为什么2、3季度保质期短，而1、4季度保质期相对长些”；又如讲到表面现象时，列举为什么有机蒸馏实验要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛细管现象等问题。

实践表明，在“物理化学”教学过程中，根据所讲授的内容，适时地应用一些生动的来自实际、生产、科研的实例，使学生体会到物理化学是“有用的”，是可以看得见、摸得着的，从而激发学生的学习兴趣，变学生由“被动学”为“主动学”。

3.多媒体与传统板书结合，优化教学效果

在“物理化学”讲授过程中，针对不同的教学内容应采用适当的教学手段。多媒体的应用使原本枯燥无味的理论知识，通过生动、形象、直观的形式表现出来，调动了学生的学习兴趣，为教师节省了大量板书绘图的时间，加快了知识点的讲授速度，课堂教学的信息量大大增强。[8]实践结果表明，多媒体与传统板书结合不仅使课堂教学生动形象，感染力强，改善学生的理解力，而且动态地启迪学生的思维，实现了学生与老师的互动，学生不再单纯听课，可利用节省的时间共同交流，从而促进了教学内容与体系的改革。[9]

三、量化考核评价方法，提高学生综合素质

考核是检查、评价学生学习情况的一种方法，是教学的重要环节。[10]多样化的考核手段可避免学生因一次考试失误而引起的遗憾，同时也能督促学生平时要好好学习。在新学期开始就告知学生，“物理化学”课程的成绩包含平时成绩和期末试卷成绩两部分，在总评成绩中平时成绩会按一定比例体现。成绩按以下比例计算：在总评成绩中，期末考试成绩与平时成绩的比例为1：1；在平时成绩中，平时出勤和作业、平时测验或论文、课堂回答问题、实验情况都作为考核的方面；量化50分平时成绩指标（如表2）。注意在进行平时成绩评定时，重点放在对学生能力的考查，以利于学生能力的培养。

四、结束语

“物理化学”是一门基础理论性和实践性都很强的课程，它不仅是许多其他课程攻坚科学难关的武器库，而且为现代的化学以及物理、材料等许多领域的发展提供了强有力的方法。“物理化学”教学中要继承传统的教学思想，形成良好的现代教育理念，对教学方法、手段进行不断的改革和实践，与时俱进，激发学生学习兴趣，提高教学质量。

参考文献：

[1]张保安.物理化学课程教学法适宜性研究[J].科技信息（学术研究），2008，（22）：8-9.

[2]吴琼，陈佑清.物理化学教学中研究性学习探讨[J].湖北大学成人教育学院学报，2008，（3）：68-69.

[3]黑恩成，彭昌军，薛平，等.在改革与创新实践中提升“物理化学”教学质量[J].中国大学教学，2010，（4）：30-31.

[4]邹耀洪.物理化学新而精教学初探[J].常熟高专学报，2004，

（6）：57-58.

[5]王艳玲.三本物理化学教学中的几点体会[J].科教文汇，2008，

（6）：111.

[6]王芳，于海峰.物理化学教学方法的探讨与实践[J].黑龙江科技信息，2010，（7）：156，136.

[8]谢慕华.非化工类专业《物理化学》课程教学[J].安徽理工大学学报（社会科学版），2006，（2）：89-91.

[8]聂龙辉，胡立新.关于物理化学课堂教学的思考[J].广东化工，

2011，（1）：235-236.

表面化学论文范文第3篇

关键词 抗结冰；接触角；低表面能；疏水性；冻粘强度

中图分类号N34 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0132-02

0引言

在交通运输、航空航天、电力通信等领域，设备表面结冰带来恨得危害和安全隐患。为了减少安全隐患，人们提出了许多防冰与除冰方法。目前国内外通常采用以下三种方法：物理法，如加热法、机械法；化学法，如喷洒盐水、涂抹防冰液等；被动防冰法，在基体表面构建抗结冰功能涂层。前两种方法因操作简便而使用广泛，但其存在工作强度大、效率低、环保性差等诸多问题，在使用中受到限制。被动防冰法成本低、耗能小，易于施工，是一种理想的防冰方法，具有极大的应用价值，因此抗结冰涂层的研究备受关注。

1涂层表面特性与抗结冰原理

冻粘是冰与材料表面的粘附，既可以是分子间的范德华力，也可以是化学键作用，还可以是界面上微观的机械连接作用。固体表面的状态，如表面的化学性质、粗糙度、温度等都将直接影响表面粘附界面的形成，从而影响冻粘强度。其中，表面的湿润性对冻粘的影响较大。

根据接触角θ大小，可以将材料表面分为疏水表面和亲水表面，疏水表面（θ>90°）冻结时水膜不连续，所形成的冰膜也就存在缺陷，易发生破坏。因此，疏水材料具有减粘防粘的作用。

涂层表面的粗糙度也是决定冻粘强度的重要因素之一。合适的微观结构和粗糙度，不仅可以提高表面的疏水性能，延迟冰晶的出现，而且可以吸留空气，造成冰与基体界面间的应力集中，降低冻粘强度。

2 抗结冰涂层国内外研究进展

根据抗结冰原理，目前对抗结冰涂层的研究主要集中在牺牲性涂层和疏水性涂层两类。

牺牲性涂层的表面能够释放出抗结冰剂或油脂类物质，降低冰的冻粘强度，因此牺牲性涂层具有良好的抗结冰效果。2007年，Ayres等[1]通过溶胶-凝胶法制备了有机-无机杂化钛基先驱体，并与环氧基聚合物复合得到抗结冰缓释涂层，涂层经水解可释放出抗结冰剂。实验表明，这种涂层能够通过抑制冰的成核和粘附，达到良好的抗结冰效果。2012年，黄硕[2]分别通过溶胶-凝胶法和电解法制备了钛、铝、铁的有机金属化合物，与PRTV硅橡胶涂料混合制备了融冰型防覆冰复合涂料，并详细研究了涂料的融冰机理。牺牲性涂层需要通过化学反应释放抗结冰物质，有效期较短，并且所释放的抗结冰物质会对环境造成损害，因此其应用受到限制。

疏水涂层主要是含硅、含氟的聚合物，这两类聚合物具有较低的表面能，能够降低冰的冻粘强度。

2007年，Hoover等研制开发了一种有机硅抗结冰涂层，其对冰的附着力非常低，冰剪切强度仅为19-50Kpa，并且经过刮擦、热/湿老化、盐雾试验后，仍然能够保持优异的抗结冰性能。Yu等[4]用嵌段和接枝的方法分别制备了不同分子量PDMS与聚丙烯酸酯的共聚物PC-b-PDMS和PC-g-PDMS，详细研究了涂层表面结构与冰的冻粘强度之间的关系。实验结果表明，由于涂层表面微相分离的存在，使得这两系类共聚物与冰的冻粘强度明低于聚氨酯材料，尤其是PC-b-PDMS和含有长侧链的PC-g-PDMS表现更为明显。

2010年，Jafari等等在具有微纳米结构的三氧二化铝表面构建了一种聚四氟乙烯的抗结冰涂层。涂层表面的接触角可以达到165°，具有很强的疏水性。X射线光电子能谱（XPS）结果表明，涂层表面含有大量的-CF3和-CF2，极大地降低了涂层表面的自由能，使冰在聚四氟乙烯表面的附着力低于铝基材表面3.5 倍。

Yang等利用烧结、旋涂等方法制备了聚四氟乙烯、含氟聚氨酯、氟硅橡胶几种含氟疏水涂层，并研究了各种涂层的抗结冰疏冰性能。通过研究其冰剪切强度和覆冰量，结果表明：-8℃下，光滑的含氟聚合物表面能够显著降低冰在材料表面的附着力，但是不能明显降低覆冰量；经过喷砂处理的具有粗糙结构的含氟聚合物表面能够减少覆冰量，但却因为接触角随温度下降而变小，导致了冰附着力增加。

Wang等[7]使用全氟聚氧烷基碳酸氮素衍生物涂敷在铜表面，成功得到了厚度10nm的纳米氟碳膜涂层。通过研究结冰过程发现，涂层表面高的接触角和低的后退角不仅可以有效延迟结冰时间，而且增加了整个结冰过程的时间。

目前，对抗结冰涂层的研究仍然存在一些难题：抗结冰涂层研究的测试方法和测试手段有限，主要包括冰的冻粘强度和覆冰量，但是没有统一的标准，导致材料之间的抗结冰性能测试结果之间没有可比性；材料的抗结冰性能与其表面微观结构有关，随着使用次数增多，涂层表面容易被破坏，导致抗结冰性下降，不能满足长期使用的需求；在抗结冰机理方面，仍然未能建立表面化学组成、微观结构与抗结冰性之间的确切关系，需要进一步研究。

3 结论

尽管目前抗结冰涂层的研究已经取得了相当大的进展，但是相关的研究也不容忽视，如涂层与基材间的附着力、涂层的施工工艺、抗结冰性的长效性等方面仍然存在一些亟待解决的问题。我们相信，随着科技的不断进步，研究方法的不断增多，抗结冰涂层的性能可以得到进一步完善，其应用范围将不断扩大并发挥更大的作用。

参考文献

[1]Ayres J，etc.Characterization of titanium alkoxide sol-gel systems designed for anti-icing coatings： II.Mass loss kinetics.J.Coat.Technol.Res.， 2007，4： 473-481.

[2]黄硕.融冰型防覆冰涂料的研究，武汉理工大学硕士论文，2012.

[3]Hoover K L，etc.Erosion resistant anti-icing coatings.US20070254170，2007

[4]Yu D.M.，etc.Preparation and evaluation of hydrophobic surfaces of polyacrylate-polydimethylsiloxane copolymers for anti-icing，Prog. Org.Coat.2013

[5]Jafari R.，etc.Superhydrophobic and icephobic surfaces prepared by RF-sputtered polytetrafluoroethylene coatings. Applied Surface Science 2010， 257： 1540-1543

表面化学论文范文第4篇

论文摘要：薄膜材料的发展以及应用，薄膜材料的分类，如金刚石薄膜、铁电薄膜、氮化碳薄膜、半导体薄膜复合材料、超晶格薄膜材料、多层薄膜材料等。各类薄膜在生产与生活中的运用以及展望。

1膜材料的发展

在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。

自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K＋通道、Cl－通道等等。细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。

2膜材料的应用

人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。它的一个很重要的应用就是海水的淡化。虽然地球上70％的面积被水覆盖着，但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5％～3％，随着人口增长和工业发展，当今世界几乎处于水荒之中。因此将浩瀚的海水转为可以饮用的淡水迫在眉睫。淡化海水的技术主要有反渗透法和蒸馏法,反渗透法用到的是具有选择性的高分子渗透膜,在膜的一边给海水施加高压,使水分子透过渗透膜,达到膜的另一边,而把各种盐类离子留下来,就得到了淡水。反渗透法的关键就是渗透膜的性能,目前常用有醋酸纤维素类、聚酰胺类、聚苯砜对苯二甲酰胺类等膜材料.这种淡化过程比起蒸法法,是一种清洁高效的绿色方法。

利用膜两边的浓度差不仅可以淡化海水,还可以提取多种有机物质。工业生产中，可用膜法过滤含酚、苯胺、有机磺酸盐等工业废水，膜法过滤大大节约了成本,有利于我们的生存环境。

膜的应用还体现在表面化学上面。在日常生活中,我们会发现在树叶表面,水滴总是呈圆形,是因为水不能在叶面铺展。喷洒农药时,如果在农药中加入少量的润湿剂(一种表面活性剂),农药就能够在叶面铺展,提高杀虫效果,降低农药用量。

更重要的，研究人员还将膜材料用于血液透析，透析膜的主要功能是移除体内多余水份和清除尿毒症毒素，大大降低了肾功能衰竭患者的病死率[1]

3膜材料的分类

近年来,随着成膜技术的飞速发展,各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势。

薄膜材料种类繁多,应用广泛,目前常用的有：超导薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、钝化与保护薄膜、压电薄膜、铁电薄膜、光电薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。目前很受人们注目的主要有一下几种薄膜。

3.1金刚石薄膜

金刚石薄膜的禁带宽，电阻率和热导率大，载流子迁移率高，介电常数小，击穿电压高，是一种性能优异的电子薄膜功能材料，应用前景十分广阔[2]。

近年来,随着科技的发展,人们发展了多种金刚石薄膜的制备方法,比如离子束沉积法、磁控溅射法、热致化学气相沉积法、等离子化学气相沉积法等.成功获得了生长速度快、具有较高质量的膜,从而使金刚石膜具备了商业应用的可能。

金刚石薄膜属于立方晶系,面心立方晶胞,每个晶胞含有8个C原子,每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键,牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因.金刚石薄膜有很多优异的性质：硬度高、耐磨性好、摩擦系数效、化学稳定性高、热导率高、热膨胀系数小,是优良的绝缘体。

利用它的高导热率,可将它直接积在硅材料上成为既散热又绝缘的薄层,是高频微波器件、超大规模集成电路最理想的散热材料。利用它的电阻率大,可以制成高温工作的二极管,微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。

金刚石薄膜的许多优良性能有待进一步开拓,我国也将金刚石薄膜纳入863新材料专题进行跟踪研究并取得了很大进展、金刚石薄膜制备的基本原理是:在衬底保持在800~1000℃的温度范围内,化学气相沉积的石墨是热力学稳定相,而金刚石是热力学不稳定相,利用原子态氢刻蚀石墨的速率远大于金刚石的动力学原理,将石墨去除,这样最终在衬底上沉积的是金刚石薄膜。

3.2铁电薄膜

铁电薄膜的制备技术和半导体集成技术的快速发展,推动了铁电薄膜及其集成器件的实用化。铁电材料已经应用于铁电动态随机存储器(FDRAM)、铁电场效应晶体管(FEET)、铁电随机存储器(FFRAM)、IC卡、红外探测与成像器件、超声与声表面波器件以及光电子器件等十分广阔的领域[3]。铁电薄膜的制作方法一般采用溶胶-凌胶法、离子束溅射法、磁控溅射法、有机金属化学蒸汽沉积法、准分子激光烧蚀技术等.已经制成的晶态薄膜有铌酸锂、铌酸钾、钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶、氧化铌和锆钛酸铅等,以及大量的铁电陶瓷薄膜材料。

3.3氮化碳薄膜

1985年美国伯克利大学物理系的M.L.Cohen教授以b-Si3N4晶体结构为出发点,预言了一种新的C-N化合物b-C3N4,Cohen计算出b-C3N4是一种晶体结构类似于b-Si3N4,具有非常短的共价键结合的C-N化合物,其理论模量为4.27Mbars,接近于金刚石的模量4.43Mbars.随后,不同的计算方法显示b-C3N4具有比金刚石还高的硬度,不仅如此,b-C3N4还具有一系列特殊的性质,引起了科学界的高度重视,目前世界上许多著名的研究机构都集中研究这一新型物质.b-C3N4的制备方法只要有激光烧蚀法、溅射法、高压合成、等离子增强化学气相沉积、真空电弧沉积、离子注入法等多种方法。在CNx膜的诸多性能中，最吸引人的当属其可能超过金刚石的硬度，尽管现在还没有制备出可以直接测量其硬度的CNx晶体，但对CNx膜硬度的研究已有许多报道。

3.4半导体薄膜复合材料

20世纪80年代科学家们研制成功了在绝缘层上形成半导体（如硅）单晶层组成复合薄膜材料的技术。这一新技术的实现，使材料器件的研制一气呵成，不但大大节省了单晶材料，更重要的是使半导体集成电路达到高速化、高密度化，也提高了可靠性，同时为微电子工业中的三维集成电路的设想提供了实施的可能性。

这类半导体薄膜复合材料，特别使硅薄膜复合材料已开始用于低功耗、低噪声的大规模集成电路中，以减小误差，提高电路的抗辐射能力。

3.5超晶格薄膜材料

随着半导体薄膜层制备技术的提高，当前半导体超晶格材料的种类已由原来的砷化镓、镓铝砷扩展到铟砷、镓锑、铟铝砷、铟镓砷、碲镉、碲汞、锑铁、锑锡碲等多种。组成材料的种类也由半导体扩展到锗、硅等元素半导体，特别是今年来发展起来的硅、锗硅应变超晶格，由于它可与当前硅的前面工艺相容和集成，格外受到重视，甚至被誉为新一代硅材料。

半导体超晶格结构不仅给材料物理带来了新面貌，而且促进了新一代半导体器件的产生，除上面提到的可制备高电子迁移率晶体管、高效激光器、红外探测器外，还能制备调制掺杂的场效应管、先进的雪崩型光电探测器和实空间的电子转移器件，并正在设计微分负阻效应器件、隧道热电子效应器件等，它们将被广泛应用于雷达、电子对抗、空间技术等领域。

3.6多层薄膜材料

多层薄膜材料已成为新材料领域中一支新军。所谓多层薄膜材料，就是在一层厚度只有钠米级的材料上，再铺上一层或多层性质不同的其他薄层材料，最后形成多层固态涂层。由于各层材料的电、磁及化学性质各不相同，多层薄膜材料会用有一些奇异的特性。目前，这种制造工艺简单的新型材料正受到各国关注，已从实验室研究进入商业化阶段，可以广泛应用于防腐涂层、燃料电池及生物医学移植等领域。

1991年，法国特拉斯.博斯卡大学的Decher首先提出由带正电的聚合物和带负电的聚合物组成两层薄膜材料的设想，由于静电的作用，在一层材料上添加另外一层材料非常容易，此后，多层薄膜的研究工作进展很快。通常，研究人员将带负电的天然衬材如玻璃片等，浸入含有大分子的带正电物质的溶液，然后冲洗、干燥，再采用含有带负电物质的溶液，不断重复上述过程，每一次产生的薄膜材料厚度仅有几钠米或更薄。由于多层薄膜材料的制造可采用重复性工艺，人们可利用机器人来完成，因此这种自动化工艺很容易实现商业化。目前，研究人员已经或即将开发的多层薄膜材料主要有以下几种：①制造具有珍珠母强度的材料。②新型防腐蚀材料。③可使燃料电池在高温条件下工作的多层薄膜材料[4]。

4展望

迄今，人们已经设计和开发出了多种不同结构和不同功能的薄膜材料，这些材料在化学分离、化学传感器、人工细胞、人工脏器、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值，被认为将是21世纪膜科学与技术领域的重要发展方向之一。

参考文献：

[1]医疗设备信息.2007,(27)8.

[2]稀有金属材料与工程.2007,(36)8增刊1.

表面化学论文范文第5篇

一、以身示范，唤醒应用意识

“精神需要精神的陶冶，人格需要人格的塑造”。同样，意识也需要那种“随风潜入夜，润物细无声”的潜移默化的熏陶。要培养学生的数学应用意识，教师首先要具备一定的数学应用意识，更要经常用数学的眼光去观察生活，用数学的道理去说明现象，用数学的方式去思考问题，用数学的思想去处理我们身边的生活事物，给学生做出榜样，以唤醒潜存于学生头脑中的数学应用意识。

二、追根溯源，激发应用意识

1．了解数学的广泛应用

华罗庚曾对数学的应用有着精彩的描述：宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁等各个方面，无处不存在着数学的重要贡献。的确，数学的工具性已成为人们的共识。为此，在数学教学过程中，我们要不失时机地向学生介绍数学在其他学科的应用，如学习方程的知识时，向学生介绍物理学中的混合运动问题，地理学中的降水量、温度问题，化学中化学方程式的计算；结合现代技术，向学生介绍数学在计算机中的运用，在制造原子弹、导弹和卫星中的作用等，使他们在体会数学的应用价值的同时牢固树立一种意识：数学与我有关，与实际生活有关，数学是有用的，我要学数学，我能用数学。

2．知道数学的来龙去脉

数学不是从天上掉下来的，也不是数学家和教材编写者头脑有的，它是从现实世界中抽象出来的，有它固有的起源。然而在我们的课堂教学中，往往是“切头去尾烧中段”，很少讲解知识的来源和应用，结果导致学生对知识了解不深刻，表面化。因此，在教学时，教师要注重知识的形成过程，充分利用教材中的“读一读”，让学生了解知识的发生、发展过程，亲自体验数学概念、数学知识产生的实际背景和形成的思维过程，掌握思想方法的来龙去脉和各种数学应用方法、规律等，为日后创造性地应用数学打下坚实的基础。

三、创设情境，发展应用意识

问题情境是促进学生建构良好认知结构的推动力，是体验数学应用、培养创新精神的重要措施。在数学教学中，教师应经常性地创设具有现实意义的问题情境，引导学生在情境中观察、联想、类比、猜测、探索、归纳、选择、发现，从中抽象出数学问题，并使问题得到解决。在主动探索和合作交流中，学生体验和学会了“问题情境—建立模型—解释、应用与拓展”的学习模式，容易有意识地把实际问题转化成数学问题来解决。如教学“评议和旋转”这部分内容时，我从游乐园的场景引入，呈现了一组学生熟悉的游乐项目。学生身临其境，与其说是在解答数学应用问题，还不如说是在解决身边的一件事情。学生也不会为了解题而解题，而会尝试着用数学的思维去观察、发现、解决生活中的日常问题。

四、指导实践，培养应用技能

听到的终会忘掉，看到的才能记住，亲身体验过的才会理解和运用。培养能够学生应用意识最有效的办法是让学生有机会亲身实践。课堂教学中，教师要依据教学目标，设计一些可操作的教学活动，使学生通过观察、操作、推理等手段，理解数学概念的形成过程，建立数学概念，认识数学知识与生活实际的联系。

通过实践操作，把教材与学生的生活实践联系起来，与学生身边的实例结合起来，这样，既符合学生的需要心理，又给他们留下一些想象和期盼。学生有意识地学数学、有意识地用数学，实践能力也在不知不觉中形成。

五、拓展空间，提供应用机会

数学知识的学习仅仅满足于课堂教学实践是远远不够的。我们必须将课堂与课外有机结合起来，将课堂上的知识拓展到课外，让他们亲身经历，综合运用各种知识和方法解决简单的实际问题，探索各种解决问题的方法，提高学生的实践能力。

1．小调查形式

根据数学内容及社区资源，我们可组织学生参加一些社会实践调查。如了解各行各业的生产、经营、供销、成本、产值、利润及工程设计、立项、预算等情况，使学生在生产实际中理解上述概念的含义。结合课程内容，又可引导学生搜集实际背景材料，从中发现问题、提出问题，从而将其表述为一个数学问题，建立适当的数学模型，得到数学结果，在此基础上，还可让学生分析这些结果的实际意义，并检验这些结果是否符合实际，在与实际有出入的时候学会修改数学模型，如此反复直至得到比较符合实际的结果。经历这样的实践过程，学生就能进一步认识数学的价值，体会数学在现实生活和科学过程中的作用，提高“数学应用”的能力。

2．周记体形式

通过一周的学习后，我们可引导学生写一则数学周记，以记载自己学数学、用数学的成长足迹并感受其中的乐趣。

3．小论文形式

在课题学习时，可鼓励学生对本课题的学习查阅相关的资料，写出小论文，而后组织评比、讨论，增强学生学习数学、应用数学的主动性和自觉性。

六、改革评价，强化应用意识

1.注重过程评价

在教学中，教师要注重对学生数学学习过程的评价，关注他们在学习过程中的变化和发展，尤其是是否有积极学习的情感，是否有不怕困难的探索精神，是否有数学应用意识和数学应用能力。通过不断的反馈和指导，学生发现自己的长处和优势，同时发现自己的不足，不断改进不足，努力获得更好的应用效果。

2.改革测试内容和方式